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Introduction: Mitochondrial DNA has proven its utility for the study of insect evolution. Genes such as cytochrome b (Cytb) and the transfer gene for serine (SertRNA) can be used to compare closely related organisms. Objective: The phylogenetic utility of Cytb-SertRNA-IG1-ND1 was tested for polymorphisms, and secondary structure modeling in SertRNA was done to detect possible cryptic species in Anopheles neivai. Materials and methods: Specimens from Colombia, Guatemala, and the type locality in Panamá were collected and sequenced for specimen comparison based on DNA polymorphisms, and secondary structure modeling for the SertRNA gene. Results: Thirty-six sequences for A. neivai and A. pholidotus were obtained. Conclusions: Polymorphic variants were detected in A. neivai for Cytb-SertRNA-IG1- ND1. Despite this variation in A. neivai, cryptic species could not be detected. Resumen Introducción. El ADN mitocondrial ha demostrado su utilidad para el estudio de la evolución en los insectos. Existen algunos genes mitocondriales como el citocromo b (Cytb) y el gen de transferencia para el aminoácido serina (SertRNA) que pueden usarse en el diagnóstico de especies estrechamente relacionadas. Objetivo. Explorar la utilidad filogenética de la región Cytb-SertRNA-IG1-ND1 para detectar posibles especies crípticas en Anopheles neivai. Materiales y métodos. Se recolectaron especímenes en Colombia, Guatemala y en la localidad tipo en Panamá, los cuales se secuenciaron y se compararon mediante el polimorfismo de ADN en toda la región y mediante la simulación de estructuras secundarias del gen SertRNA. Resultados. Se obtuvieron las secuencias de especímenes de A. neivai (34) y A. pholidotus (2). Conclusiones. Se detectaron algunos polimorfismos para la regiónCytb-SertRNA-IG1-ND1 en A. neivai, pero no así especies crípticas.

En este trabajo se consideran los genomas secuenciados de 12 especies del género Drosophila. A cada genoma le es asociado un vector de 22 componentes; 21 de éstas corresponden al número de genes ARNt funcionales, clasificados según el aminoácido que su molécula transcrita es capaz de transportar, la componente restante corresponde al número de pseudogenes ARNt. Considerando los criterios de conservación en sintenia y similitud entre cadenas, la cual es estudiada usando la distancia de Hamming, se establece que cada pareja de vectores está relacionada mediante una transformación afín. Las entradas de las matrices de dichas transformaciones afines representan las tasas de ganancia de genes o pseudogenes ARNt entre los genomas. Adicionalmente, se estudia la correlación entre la distancia de mutación genómica de dos especies y las tasas encontradas. Abstract. In this document, we consider the sequenced genomes of 12 species in the genus Drosophila. Each genome is associated with a vector. These vectors have 22 components; 21 of them correspond to the number of functional tRNA genes classified according to the unique type of amino acid that is carried by their transcribed molecules, the remaining component correspond to the number of tRNA pseudogenes. Taking into account the syntenic conservation criteria and the similarity between strings, that has been studied using the Hamming distance, we stablish that each pair of vectors is related by an affine transformation. The matrices entries of those affine transformations represent rates of tRNA gene or pseudogene gain between a pair of genomes. Furthermore, we study the correlation between the genome mutation distances and the obtained rates. Maestría

Para frenar la creciente resistencia del Plasmodium, el parásito causante de la malaria, se necesitan nuevos fármacos con modos de acción diferentes a los de los fármacos actualmente existentes. Esta tesis se centra en el estudio de las enzimas aminoacil-tRNA sintetasas (ARS) como potenciales dianas terapéuticas. El objetivo principal es el de diseñar y sintetizar distintas quimiotecas de compuestos que actúen como inhibidores específicos y selectivos de las enzimas ARS del Plasmodium falciparum para el tratamiento de la malaria. Las enzimas ARS son las responsables de la síntesis proteica mediante la traducción de la información genética contenida en el ARN mensajero (ARNm). Además, son muy específicas, esenciales y conservadas. Cada especie contiene como mínimo 20 ARS distintas, una por cada aminoácido. Desde un punto de vista teórico, las ARS son potenciales dianas terapéuticas para el tratamiento de la malaria por cuanto: a) son esenciales, pues su inhibición conlleva la inviabilidad celular y muerte del parásito; b) son enzimas altamente expresadas durante el ciclo asexual intraeritrocítico que tiene lugar en el huésped; y c) aunque no se conoce su estructura de rayos-X, son estructuralmente viables para diseñar modelos homólogos. Además, las ARS son dianas terapéuticas validadas, ya que se ha demostrado que existen compuestos, en su mayoría antibióticos y antifúngicos, capaces de inhibir su funcionalidad. Todas las ARS del P. falciparum tienen su enzima homóloga humana. No obstante, existen diferencias filogenéticas que otorgan cierta divergencia estructural a las enzimas, por lo que podrían ser inhibidas selectivamente, como podría ser el caso de las ARS apicolásticas del parásito. El apicoplasto es un orgánulo presente en casi todos los apicomplejos, éste, tiene carácter bacteriano, está evolutivamente bien conservado y fue descubierto hace relativamente poco, por lo que se desconocen muchas de sus funcionalidades. Sin embargo, se trata de un orgánulo que contiene información genética y es esencial para la supervivencia del parásito. Para diseñar los posibles inhibidores de ARS del P. falciparum, se ha contado con información biológica a nivel molecular y celular del parásito proporcionada por los distintos grupos de investigación que forman parte del proyecto Mephitis, así como por la realización de varios ensayos biológicos de los compuestos sintetizados para determinar su actividad antimalárica y su capacidad de inhibir las funcionalidades del apicoplasto del parásito. Durante el transcurso de esta investigación, se han sintetizado cuatro familias de compuestos; - Miméticos del intermedio Lisil-ARNt sintetasas. Mediante síntesis en fase sólida y en solución se sintetizaron compuestos basados en el complejo intermedio Lisil-adenilato. Se demostró mediante ensayos in vitro que dos de ellos fueron capaces de inhibir selectivamente la Lisil-ARNt sintetasa del apicoplasto sin alterar la funcionalidad de la enzima homóloga humana. - Ligandos múltiples basados en los beta-aminoácidos cispentacina e icofungipen. Los beta-aminoácidos cispentacina e icofungipen están descritos como inhibidores de la Proy la Ile-ARNt sintetasa de C. albicans respectivamente. La idea inicial fue sintetizar ligandos múltiples uniendo los farmocóforos antes citados, mediante un aminoácido, formando tripéptidos. Al no obtener resultados satisfactorios en los ensayos in vitro frente a P. falciparum de los di- y tri-péptidos formados con la cispentacina, se abandonó la síntesis del icofungipen. - Derivados del benzimidazol Se decidió crear una quimioteca de derivados del benzimidazol como posibles compuestos duales, es decir que inhibieran más de una enzima ARS. Los compuestos se sintetizaron a partir de distintas o-fenilendiaminas substituidas, distintos aminoácidos utilizados como espaciadores y distintos ácidos carboxílicos que dieron diversidad a la quimioteca. Aunque no se pudo evaluar el modo de acción ni la diana de dichos compuestos, se obtuvieron seis derivados del benzimidazol con actividad antimalárica in vitro (IC50 menor de 40 milimicras) pero no in vivo. - gamma-péptidos derivados de la prolina A partir de un péptido patrón sintetizado previamente en nuestro laboratorio, formado con cadenas laterales indólica que mimetiza al triptófano, se sintetizó en fase sólida una quimioteca de derivados de aquél. Seis de los gamma-péptidos mostraron actividad antimalárica in vitro (IC50; 1.3-3.6 milimicras). No se pudo determinar el modo de acción de dichos compuestos., The resistance of malaria parasites to available drugs continues to grow, which makes the need for new antimalarial therapies pressing. The main goal of this research is the design and synthesis of new specific and selective inhibitors of the aminoacyl-tRNA synthetases (ARSs) of Plasmodium falciparum. Aminoacyl-tRNA synthetases (ARSs) are essential and conserved enzymes that catalyze the esterification of a specific amino-acid to its cognate transfer RNA (tRNA). Despite the fact that every species has a set of ARSs, there are some differences among them that can becurcial in the sense of selectivity. One example is the apicoplast, an organelle present in almost all the apicomplexan parasites that derived from a secondary endosymbiosis of cyanobacteria. Although the main role of this organelle is unknown, it is essential for the parasite’s survival. The apicoplastic ARSs differed substantially from the mammalian homologues enzymes. Even more, the ARSs are well-established antimicrobial drug targets. For all these reasons, ARSs represent an interesting new target for antimalarial drug discovery. During the research, we collaborated with different teams of scientists in Mephities consortium. They gave us the biological and molecular information needed for the design of potentially antimalarial compounds. With the aim of inhibiting different ARSs of P. falciparum, we synthesized four different libraries of compounds based on: 1) mimetic of Lys-ARSs intermediated; 2) beta-amino acids derivatives; 3) benzimidazole derivatives and 4) some gamma-peptides derived from L-Proline. We demonstrated that some compounds are active in vitro against P. falciparum at a millimicrons range. And, what is more, we confirmed that two of them had inhibited the apicoplastic Lys- ARS of P. falciparum. Some compounds were assayed in vivo but none of them cured the disease.

Introducción. Los insectos del género Lutzomyia son los responsables de la transmisión del parásito Leishmania spp. en América. La taxonomía de estos vectores se fundamenta en los caracteres morfológicos que exhiben los adultos, principalmente, en las estructuras pareadas de la cabeza y los genitales. Aunque estos caracteres permiten distinguir la mayoría de los taxones, la similitud en algunos subgéneros y grupos de especies pone límites a la identificación por criterios morfológicos. Objetivo. Evaluar la utilidad del ARN de transferencia mitocondrial para serina ARNt Ser en la determinación taxonómica de Lutzomyia. Materiales y métodos. Se analizaron siete especies flebotomíneas, L. trinidadensis, L. panamensis, L. cayennensis cayennensis, L. dubitans, L. gomezi, L. rangeliana y L. evansi. A partir de cada individuo, se extrajo, amplificó y obtuvo la secuencia del gen mitocondrial que codifica para el ARNtSer, delimitado por los genes citocromo b y NAD deshidrogenasa uno. La estructura secundaria del ARNt Ser se infirió teniendo como base las estructuras homólogas descritas en otros insectos del orden Diptera. Resultados. La longitud del gen ARNt Ser osciló entre 66 pb en L. gomezi y 69 pb en L. trinidadensis. En el alineamiento nucleotídico de 70 posiciones, se detectaron 14 sitios polimórficos, incluyendo cuatro eventos indel. La mayoría de las sustituciones correspondieron a las lupas dihidrouridina, ribotimidina-pseudouridina-citosina y variable, así como al extremo basal del brazo anticodón. Conclusión. Los cambios en la secuencia primaria de nucleótidos y los rearreglos en la estructura secundaria del ARNt Ser son potencialmente útiles para la discriminación taxonómica de las especies flebotomíneas estudiadas. Introduction. Lutzomyia sand flies are involved in the transmission of the parasite Leishmania spp. in America. The taxonomy of these vectors is traditionally based on morphological features of the adult stage, particularly the paired structures of the head and genitalia. Although these characters are useful to distinguish most species of Lutzomyia, morphological identification may be complicated by the similarities within subgenera and species group. Objective. To evaluate the utility of mitochondrial serine transfer RNA tRNA Ser for taxonomic identification of Lutzomyia. Materials and methods. Seven sand fly species, each representing one of the 27 taxonomic subdivisions in genus Lutzomyia, were analyzed including L. trinidadensis (Oswaldoi group), L. (Psychodopygus) panamensis, L.(Micropygomyia) cayennensis cayennensis, L. dubitans (Migonei group), L. (Lutzomyia) gomezi, L. rangeliana (ungrouped) and L. evansi (Verrucarum group). The mitochondrial tRNA Ser gene, flanked by the cytochrome b and NAD dehydrogenase subunit one genes, was extracted, amplified and sequenced from each specimen. Secondary structure of the tRNA Ser was predicted by comparisons with previously described homologous structures from other dipteran species. Results. The tRNA Ser gene ranged in size from 66 base pairs in L. gomezi to 69 base pairs in L. trinidadensis. Fourteen polymorphic sites, including four insertion-deletion events, were observed in the aligned 70 nucleotide positions. The majority of the substitutions were located in the dihydrouridine, ribothymidine-pseudouridine-cytosine and variable loops, as well as in the basal extreme of the anticodon arm. Conclusion. Changes of primary sequence of the tRNASer provided useful molecular characters for taxonomic identification of the sand fly species under consideration.